(57)【要約】  この成膜装置（１０）は、重力方向において上部（２２）を有し、基板（Ｗ）の被成膜面が重力方向と並行となるように前記基板（Ｗ）が配置される成膜室（１１）と、電圧が印加される平板状のカソード（７５）と、前記カソード（７５）に離間して対向配置されたアノード（６７）とを有し、前記成膜室（１１）に着脱可能に設けられた電極ユニット（３１）と、前記成膜室（１１）の前記上部に設けられ、前記成膜室（１１）から前記電極ユニット（３１）が引き出される方向に沿って設けられ、前記電極ユニット（３１）をガイドする着脱用レール（４１）とを含む。
2011013697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜装置であって、
重力方向において上部を有し、基板の被成膜面が重力方向と並行となるように前記基板が配置される成膜室と、
電圧が印加される平板状のカソードと、前記カソードに離間して対向配置されたアノードとを有し、前記成膜室に着脱可能に設けられた電極ユニットと、
前記成膜室の前記上部に設けられ、前記成膜室から前記電極ユニットが引き出される方向に沿って設けられ、前記電極ユニットをガイドする着脱用レールと、
を含むことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記電極ユニットは、
前記成膜室の一つの面を構成し、前記カソード及び前記アノードが前記電極ユニットに取り付けられた状態で前記成膜室から分離可能である側板部を有する
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の成膜装置であって、
前記着脱用レール上に配置され、前記電極ユニットに接続されるケーブルが配置されているケーブルベアを含む
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の成膜装置であって、
前記着脱用レールの長さは、少なくとも前記カソード及び前記アノードの全体を前記成膜室の外部に露出するように前記電極ユニットが移動する距離に応じて決定されている
ことを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の成膜装置であって、
前記電極ユニットは、台車を有する
ことを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、薄膜太陽電池の製造に用いられる成膜装置に関する。
本願は、２００９年７月３１日に出願された特願２００９−１７９４１３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
現在の太陽電池に用いられている材料においては、単結晶Ｓｉ型及び多結晶Ｓｉ型の材料により大半が占められており、Ｓｉの材料不足等が懸念されている。
そこで、近年では、製造コストが低く、材料不足のリスクが小さい薄膜Ｓｉ層が形成された薄膜太陽電池の需要が高まっている。
更に、従来型のａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）層のみを有する薄膜太陽電池に加えて、最近ではａ−Ｓｉ層とμｃ−Ｓｉ（マイクロクリスタルシリコン）層を積層することにより変換効率の向上を図るタンデム型薄膜太陽電池の需要が高まっている。
この薄膜太陽電池の薄膜Ｓｉ層（半導体層）を形成する装置としては、プラズマＣＶＤ装置が用いられることが多い。
プラズマＣＶＤ装置としては、枚葉式ＰＥ−ＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）装置、インライン型ＰＥ−ＣＶＤ装置、バッチ式ＰＥ−ＣＶＤ装置等が知られている。【０００３】
薄膜太陽電池に要求される変換効率を考慮すると、上記タンデム型太陽電池のμｃ−Ｓｉ層に要求される膜厚として、アモルファスＳｉ層の膜厚の約５倍程度の膜厚（１．５μｍ程度）を確保する必要がある。また、μｃ−Ｓｉ層の成膜工程においては、良質なマイクロクリスタル膜を均一に形成する必要があり、成膜速度を大きくするには限界がある。このため、バッチ数を増加させたりすることにより、生産性を向上させることが求められている。即ち、低成膜速度で、かつ、高スループットを実現する装置が求められている。【０００４】
また、高品質の薄膜を形成でき、かつ、製造コスト又はメンテナンスコストを低くすることを目的としたＣＶＤ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のＣＶＤ装置は、基体（基板）受渡・払出し装置と、複数の基体を収納可能な成膜チャンバ群と、移動用チャンバと、チャンバ移動装置とで構成されている。成膜チャンバの出入口（成膜室の出入口）には気密性を有するシャッタが設けられている。移動用チャンバの出入口（収納室出入口）は常時開放されている。【０００５】
そして、基体上に膜を形成する際には、チャンバ移動装置によって基体受渡・払出し装置の位置に移動用チャンバが移動し、基体キャリアを基体受渡・払出し装置から移動用チャンバに向けて移送する。また、チャンバ移動装置は、移動用チャンバを成膜チャンバに接合し、基体キャリアを成膜チャンバに移動させる。成膜チャンバにおいては、基体上に膜が形成される。成膜チャンバには、基体を加熱するために用いられる複数のヒータと、成膜チャンバに供給される成膜ガスのプラズマを発生させるために用いられる複数の電極とが設けられている。複数のヒータ及び複数の電極は、それぞれ互い違いに並行に配置されており、ヒータと電極との間に基体が配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３９５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のＣＶＤ装置では、成膜チャンバ内の温度上昇に伴って、基体上に膜を形成する際に、ヒータ又は電極にも膜が形成されてしまう場合がある。これらヒータ又は電極に膜が形成されてしまうと、基体に適正な膜が形成されなかったり、生産効率が低下したりする。このため、ＣＶＤ装置の使用頻度に応じて、ヒータ又は電極を交換する等の定期的なメンテナンス作業が必要になる。【０００８】
このようなメンテナンス作業を行う場合、成膜チャンバ内にヒータと電極とが互い違いに並行に配置されているので、メンテナンスを行うための作業スペースが限られてしまい、メンテナンス作業が行い難い。このため、メンテナンス作業に生じる作業負担が大きくなってしまうという課題がある。【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、メンテナンス作業に生じる作業負担を軽減できる成膜装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様の成膜装置は、重力方向において上部を有し、基板の被成膜面が重力方向と並行となるように前記基板が配置される成膜室と、電圧が印加される平板状のカソードと、前記カソードに離間して対向配置されたアノードとを有し、前記成膜室に着脱可能（着脱自在）に設けられた電極ユニットと、前記成膜室の前記上部に設けられ、前記成膜室から前記電極ユニットが引き出される方向に沿って設けられ、前記電極ユニットをガイドする着脱用レールとを含む。【００１１】
このような構成を有する成膜装置においては、カソード及びアノードを有する電極ユニットを成膜室から分離させ、単体の電極ユニットにおいてメンテナンス作業を行うことができる。このため、作業スペースを大きく確保することが可能になる。また、重力方向において成膜室の上部に設けられた着脱用レールによって、電極ユニットはガイドされ、電極ユニットは着脱用レールの延在方向に沿って移動する。また、電極ユニットは、着脱用レールに懸架されている。この構造においては、例えば、成膜装置が設置されている床面に凹凸がある場合であっても成膜室から電極ユニットを容易に引き出すことができる。従って、メンテナンス作業に生じる作業負担を軽減することが可能になる。更に、成膜室から引き出された電極ユニットを着脱用レールに沿って成膜装置に向けて移動させるだけで、電極ユニットを成膜装置に容易に再装着することができる。このため、成膜室から電極ユニットが引き出される前における電極ユニットの位置と、電極ユニットを引き出した後に成膜室に電極ユニットが装着される位置が一致する再現性を高めることができ、電極ユニットの位置決め作業を高い精度で行うことができる。【００１２】
本発明の一態様の成膜装置においては、前記電極ユニットは、前記成膜室の一つの面を構成し、前記カソード及び前記アノードが前記電極ユニットに取り付けられた状態で前記成膜室から分離可能である側板部を有することが好ましい。
このような構成を有する成膜装置においては、電極ユニットの一部と成膜室の一部とを兼ねることができ、成膜装置の構造が複雑化することを防止できると共に、部品点数を削減させることが可能になる。【００１３】
本発明の一態様の成膜装置は、前記着脱用レール上に配置（敷設）され、前記電極ユニットに接続されるケーブルが配置（配索、ｃａｂｌｉｎｇ）されているケーブルベアを含むことが好ましい。
このような構成を有する成膜装置においては、電極ユニットにケーブルが接続された状態で成膜室から電極ユニットを取り外す作業と成膜室に電極ユニットを取り付ける作業とを行うことができる（着脱作業）。このため、メンテナンス作業に生じる作業負担をより軽減することが可能になる。【００１４】
本発明の一態様の成膜装置においては、前記着脱用レールの長さ（配置長さ、敷設長さ）は、少なくとも前記カソード及び前記アノードの全体を前記成膜室の外部に露出するように前記電極ユニットが移動する距離に応じて決定されていることが好ましい。
このような構成を有する成膜装置においては、単体の電極ユニットのメンテナンス作業における作業スペースを確実に確保することができる。【００１５】
本発明の一態様の成膜装置においては、前記電極ユニットは、台車を有することが好ましい。
このような構成を有する成膜装置においては、着脱用レールにかかる電極ユニットの荷重を台車に分散させることができる。このため、電極ユニットの重量の増加に伴う着脱用レールの損傷を防止することができる。また、着脱用レールの剛性を必要以上に高める必要がなく、着脱用レールの大型化を防止することができる。また、着脱用レールをガイドとして機能させ、主に台車を用いることによって電極ユニットを移動させることが可能となる。更に、台車に、重量が大きいＲＦ電源（高周波電源）を搭載することが可能となり、ＲＦ電源と電極ユニットとの距離が短くできるのでＲＦ電源と電極ユニットとを接続するケーブルを短くすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、カソード及びアノードを有する電極ユニットを成膜室から分離させ、単体の電極ユニットにおいてメンテナンス作業を行うことができる。このため、作業スペースを大きく確保することが可能になる。また、重力方向において成膜室の上部に設けられた着脱用レールによって電極ユニットはガイドされ、電極ユニットは着脱用レールの延在方向に沿って移動する。この構造においては、例えば、成膜装置が設置されている床面に凹凸がある場合であっても成膜室から電極ユニットを容易に引き出すことができる。従って、メンテナンス作業に生じる作業負担を軽減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態における成膜装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態における成膜室の構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における成膜室の構成を概略的に示す斜視図であって、図２とは異なる斜視図である。
【図４】本発明の実施形態における成膜室を示す側面図である。
【図５】本発明の実施形態における電極ユニットの構成を概略的に示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態における電極ユニットの構成を概略的に示す斜視図であって、図５とは異なる斜視図である。
【図７】本発明の実施形態におけるカソードユニット及びアノードを示す部分断面図である。
【図８】本発明の実施形態におけるキャリアを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る成膜装置の実施形態について、図面に基づき説明する。
また、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。
【００１９】
（成膜装置）
図１は、成膜装置の構成を概略的に示す図である。
図１に示すように、成膜装置１０は、成膜室１１と、仕込・取出室１３と、基板脱着室１５と、基板脱着ロボット１７と、基板収容カセット１９とを備えている。
成膜室１１においては、複数の基板Ｗに対して同時に、例えば、マイクロクリスタルシリコン膜を形成することができる。
仕込・取出室１３は、成膜室１１に搬入される基板Ｗ（以下、処理前基板という）と、成膜室１１から搬出された基板Ｗ（以下、処理後基板という）とを同時に収容可能である。
以下の説明において、「処理前基板」とは、成膜処理が施される前の基板（成膜処理前基板）を意味し、「処理後基板」とは、成膜処理が施された後の基板（成膜処理後基板）を意味する。
基板脱着室１５おいては、処理前基板Ｗがキャリア２１（図８参照）に取り付けられたり、処理後基板Ｗがキャリア２１から取り外されたりする。
基板脱着ロボット１７は、基板Ｗをキャリア２１に取り付けたり、キャリア２１から取り外したりする。
基板収容カセット１９は、成膜装置１０とは異なる別の処理室に基板Ｗを搬送する際に用いられ、複数の基板Ｗを収容する。
【００２０】
本実施形態においては、成膜室１１，仕込・取出室１３，及び基板脱着室１５で構成される基板成膜ライン１６が４つ設けられている。
また、基板脱着ロボット１７は床面に配置（敷設）されたレール１８上を移動可能であり、全ての基板成膜ライン１６への基板Ｗの受け渡し工程を１台の基板脱着ロボット１７によって行う。
更に、基板成膜モジュール１４は、成膜室１１及び仕込・取出室１３が一体化して構成されており、運搬用のトラックに積載可能な大きさを有する。
【００２１】
（成膜室）
図２及び図３は、成膜室１１の構成を概略的に示し、図２はある位置から見た斜視図であり、図３は、図２を見た位置とは異なる位置から見た斜視図である。図４は、成膜室１１の側面図である。
図２に示すように、成膜室１１は箱型に形成されている。
仕込・取出室１３と接続される成膜室１１の第１側面２３（図２における紙面手前に示された成膜室１１の側面）には、基板Ｗが搭載されたキャリア２１が通過するキャリア搬出入口２４が３箇所形成されている。
【００２２】
キャリア搬出入口２４には、このキャリア搬出入口２４を開閉するシャッタ２５が設けられている。シャッタ２５を閉止した時には、キャリア搬出入口２４は成膜室１１の気密性を確保するように閉止される。また、成膜室１１の側面下部には成膜室１１内が真空雰囲気となるように減圧するために用いられる排気管２９が接続されており、排気管２９には真空ポンプ３０が設けられている（図４参照）。
【００２３】
図３に示すように、第１側面２３とは反対に位置する第２側面２７（図３における紙面手前に示された成膜室１１の側面）には、基板Ｗに膜を形成するために用いられる電極ユニット３１が３基取り付けられている。これら電極ユニット３１は、成膜室１１から第２側面２７と略直行する方向に沿って着脱可能である。
ここで、重力方向において成膜室１１の上面２２（上部）には、電極ユニット３１が懸架される着脱用レール４１が３箇所、互いに略並行に設けられている。各着脱用レール４１は、それぞれ電極ユニット３１の上方に位置し、かつ電極ユニット３１の着脱方向に沿って延在している。
【００２４】
着脱用レール４１としては、例えば、Ｉ形鋼が用いられる。着脱用レール４１の長さＬ１は、電極ユニット３１を成膜室１１から完全に引き出すことが可能な長さに設定されている。即ち、長さＬ１は、電極ユニット３１を成膜室１１の外部に露出するように電極ユニット１１が移動する距離に応じて決定されている。着脱用レール４１には、吊部４３がスライド自在に設けられており、吊部４３に電極ユニット３１の上端が取り付けられている。また、各着脱用レール４１上には、それぞれケーブルベア４４が配置（敷設）されている。ケーブルベア４４には、ケーブルＫが収納されている。ケーブルＫは、第一端と第一端とは反対に位置する第二端とを有する。ケーブルＫの第一端は、電極ユニット３１に接続されている。
【００２５】
着脱用レール４１の先端には、レール支持部材４２が立設されている。レール支持部材４２は、渡り部４２Ａと支持部４２Ｂ，４２Ｂとで構成されている。渡り部４２Ａは、着脱用レール４１が並列している方向に、かつ略水平方向に沿って延在している。支持部４２Ｂ，４２Ｂは、渡り部４２Ａの両端を支持している。渡り部４２Ａの材料及び構造としては、例えば、Ｉ形鋼が用いられる。また、支持部４２Ｂ，４２Ｂの材料及び構造としては、例えば、角パイプ（角パイプ鋼）が用いられる。２つの支持部４２Ｂ，４２Ｂ間の距離Ｗ１は、３基の電極ユニット３１が２つの支持部４２Ｂ，４２Ｂの間を通過可能な長さに設定されている。
なお、着脱用レール４１又は渡り部４２Ａとして用いられるＩ形鋼のサイズとしては、例えば、電極ユニット３１の重量が約１．５ｔである場合、２００×１５０（高さＨ×幅Ｂ）サイズのＩ形鋼が用いられる。
【００２６】
（電極ユニット）
図５及び図６は、電極ユニット３１の構成を概略的に示し、図５はある位置から見た斜視図であり、図６は、図５を見た位置とは異なる位置から見た斜視図である。図７は、カソードユニット６８及びアノード６７（対向電極）の部分断面図である。
図５〜図７に示すように、電極ユニット３１は、成膜室１１の第２側面２７に形成された３箇所の開口部２６に着脱可能である（図３参照）。電極ユニット３１は、台車６０を備えており、床面上を移動可能である。台車６０は、底板部６２と、底板部６２の４隅に取り付けられている車輪６１とによって構成されている。
底板部６２は、電極ユニット３１が成膜室１１から引き出される方向において、成膜室１１に隣接する前部６２ａ（カソードユニット６８に近い位置、図６における右側）と、前部とは反対に位置する後部６２ｂ（図６における左側）と、前部６２ａと後部６２ｂとの間に位置する中央部６２ｃを有する。
【００２７】
底板部６２の後部６２ｂには、支持部４６が立設されている。支持部４６は、角パイプにより櫓状に形成されている。支持部４６は、懸架部４６１及び収納部４６２によって構成されている。収納部４６２は、後部６２ｂにおいて底板部６２の端部に設けられている。また、台車６０の表面から収納部４６２の上部までの高さは、台車６０の表面から懸架部４６１の上部までの高さよりも低い。懸架部４６１の上部４６１Ａには、着脱用レール４１の吊部４３と連結可能な連結部４７が設けられている。
【００２８】
また、懸架部４６１には、ケーブルＫを案内するガイドプレート４８が重力方向に沿って延びるように設けられている。ガイドプレート４８は、後部６２ｂの上方に位置している。ガイドプレート４８の先端には、ケーブルベア４４の一端が取り付けられている。ケーブルＫの第一端は、電極ユニット３１に接続されている。ケーブルＫの第二端は、ガイドプレート４８に案内されながらケーブルベア４４内へ配置（配索、ｃａｂｌｉｎｇ）されている。
【００２９】
また、底板部６２の中央部６２ｃにおいては、底板部６２から鉛直方向に沿って立ち上がる側板部６３が設けられている。即ち、懸架部４６２よりも成膜室１１に近い位置に側板部６３が設けられている。この側板部６３は、成膜室１１の第２側面２７の開口部２６を閉塞するように、開口部２６よりも大きなサイズで形成されている。つまり、側板部６３は、成膜室１１の壁面の一部を構成している。
側板部６３の一方の面６５（成膜室１１の内部を向く面）には、基板Ｗ上に膜を形成する際に用いられ、基板Ｗの両面の各々に対向するように配置されるアノード６７とカソードユニット６８とが設けられている。
【００３０】
即ち、電極ユニット３１においては、カソードユニット６８を挟むように、カソードユニット６８の両側から離間してアノード６７が配置されており、カソードユニット６８の各々とアノード６７との間に成膜空間８１が形成されている。
各成膜空間８１，８１の各々に基板Ｗを配置することにより、一つの電極ユニット３１において２枚の基板Ｗ上に膜を同時に形成することができる。
【００３１】
支持部４６を構成する収納部４６２には、アノード６７を駆動させるために用いられる駆動機構７１と、基板Ｗ上に膜を形成する際にカソードユニット６８に給電するために用いられるマッチングボックス７２（詳細は後述する）とが取り付けられている。また、側板部６３には、カソードユニット６８に成膜ガスを供給する配管として用いられる接続部（不図示）が形成されている。
【００３２】
このような構成においては、カソードユニット６８に成膜ガスを供給する配管としてフレキシブル配管を採用し、このフレキシブル配管をガイドプレート４８に沿って配置し、ケーブルベア４４内にフレキシブル配管を収納してもよい。
また、例えば、着脱用レール４１の先端に立設されているレール支持部材４２の支持部４２Ｂにマッチングボックス７２（図３に２点鎖線で示す）を設け、このマッチングボックス７２が３基の電極ユニット３１において共通で使用される構成が採用されてもよい。このような構成を有する成膜装置においては、各電極ユニット３１にそれぞれマッチングボックス７２を設ける必要がなく、成膜装置１０に設置されるマッチングボックス７２の個数を減少させることができる。
【００３３】
（アノード）
図７に示すように、アノード６７には、基板Ｗの温度を調整する温度制御装置として、ヒータＨが内蔵されている。また、２枚のアノード６７，６７は側板部６３に設けられた駆動機構７１によって、アノード６７がカソードユニット６８に近づく方向と、アノード６７がカソードユニット６８から離れる方向とにおいて、即ち、水平方向において移動可能である。駆動機構７１は、基板Ｗとカソードユニット６８との距離を制御する。
【００３４】
具体的に、基板Ｗ上に膜を形成する際には、２枚のアノード６７，６７がカソードユニット６８に向かって移動（図７における矢印参照）して基板Ｗと当接する。更に、２枚のアノード６７，６７は、カソードユニット６８に近づくように移動し、基板Ｗとカソードユニット６８との距離が所望の距離に調節される。その後、基板Ｗ上に膜を形成する成膜処理を行い、成膜処理が終了した後に、アノード６７，６７は、カソードユニット６８から離れるように移動する。このように駆動機構７１がアノード６７，６７の位置を制御することにより、基板Ｗを電極ユニット３１から容易に取り出すことができる。
【００３５】
更に、アノード６７は、駆動機構７１にヒンジ（不図示）等を介して取りつけられており、電極ユニット３１を成膜室１１から引き抜いた状態で、アノード６７のカソードユニット６８に対向する面６７Ａが側板部６３の一方の面６５と略平行になるまで回動できる（開く）。
つまり、アノード６７は、底板部６２の鉛直方向から見て略９０°回動できるように構成されている（図５参照）。
【００３６】
（カソードユニット）
カソードユニット６８は、シャワープレート７５（カソード）と、シャワープレート７５の外周部に接触しているカソード中間部材７６と、排気ダクト７９と、浮遊容量体８２とを有している。カソードユニット６８においては、アノード６７と対向する面であって、カソードユニット６８の両側に、シャワープレート７５が配置されている。各シャワープレート７５，７５には、それぞれ複数の小孔（不図示）が形成されており、この小孔７４から基板Ｗに向かって成膜ガスが噴出される。
【００３７】
カソード中間部材７６は、マッチングボックス７２と図示しない配線により電気的に接続されている。マッチングボックス７２は、カソード中間部材７６と高周波電源との間のマッチング（インピーダンスマッチング）を行う機能を有し、ケーブルベア４４に収納されたケーブルＫを介して不図示の高周波電源に接続されている。つまり、カソード中間部材７６は、不図示の配線，マッチングボックス７２，及びケーブルＫを介して高周波電源に接続されている。
【００３８】
カソード中間部材７６及びシャワープレート７５は導電体で形成されており、各シャワープレート７５，７５は、カソード中間部材７６を介してマッチングボックス７２に電気的に接続されている。つまり、各シャワープレート７５，７５は、カソード（高周波電極）として機能する。シャワープレート７５とアノード６７との間にプラズマを発生するために同電位・同位相の電圧が各シャワープレート７５，７５に印加される。
【００３９】
また、カソード中間部材７６とシャワープレート７５，７５との間には、空間部７７，７７が形成されており、ガス供給装置（不図示）からこの空間部７７，７７に成膜ガスが導入される。空間部７７，７７はカソード中間部材７６で分離されており、シャワープレート７５，７５毎に対応して別々に形成されている。各シャワープレート７５，７５から放出されるガスは、独立して制御される。即ち、空間部７７，７７は、ガス供給路として機能する。この実施形態においては、空間部７７，７７の各々がシャワープレート７５，７５毎に対応して形成されているので、カソードユニット６８は、２系統のガス供給路を有している。
【００４０】
更に、カソードユニット６８の周縁部には、カソードユニット６８の略全周において中空状の排気ダクト７９が設けられている。排気ダクト７９には、成膜空間８１内に存在する成膜ガス又は反応副生成物（パウダー）を排気するために用いられる排気口８０が形成されている。具体的には、成膜工程を行う際の基板Ｗとシャワープレート７５との間に形成される成膜空間８１に連通するように（面するように）排気口８０が形成されている。排気口８０はカソードユニット６８の周縁部に沿って複数形成されており、カソードユニット６８の全周において略均等に成膜ガス又は反応生成物（パウダー）を吸引して除去できるように構成されている。
【００４１】
また、カソードユニット６８の下部に位置する排気ダクト７９の成膜室１１内へ向いた面には開口部（不図示）が形成されている。排気口８０を通じて除去された成膜ガス等は、この開口部を介して成膜室１１内へ排出される。成膜室１１内へ排出されたガスは、成膜室１１の側面下部に設けられた排気管２９を通じて、成膜室１１の外部へ排気される。
【００４２】
また、排気ダクト７９とカソード中間部材７６との間、つまり、カソード中間部材７６に形成されているフランジ部の外周面には、誘電体及び浮遊容量体８２の少なくとも一つが設けられている。また、浮遊容量体８２は、積層空間を有する。排気ダクト７９は、接地電位に接続されている。排気ダクト７９は、シャワープレート７５及びカソード中間部材７６にて発生する異常放電を防止するために用いられるシールド枠としても機能する。
【００４３】
更に、カソードユニット６８の周縁部には、排気ダクト７９の外周部からカソード中間部材７６の外周部に至る部位（領域）を覆うようにマスク７８が設けられている。このマスク７８は、キャリア２１に設けられた後述する挟持部５９の挟持片５９Ａ（図８参照）を被覆すると共に、成膜工程を行う際に挟持片５９Ａと一体となって空間部７７に存在する成膜ガス又は反応生成物（パウダー）を排気ダクト７９に導くガス流路Ｒを形成している。即ち、キャリア２１（挟持片５９Ａ）を被覆するマスク７８とシャワープレート７５との間、及びマスク７８と排気ダクト７９との間にガス流路Ｒが形成されている。なお、排気ダクト７９，マスク７８，及びガス流路Ｒを設けず、空間部７７から基板Ｗの外周に向けて成膜ガス又は反応生成物（パウダー）を排気してもよい。
【００４４】
（仕込・取出室）
図１に示すように、成膜室１１と仕込・取出室１３との間、及び、仕込・取出室１３と基板脱着室１５との間をキャリア２１が移動できるように、移動レール３７が成膜室１１と基板脱着室１５との間に敷設されている。
仕込・取出室１３は、箱型に形成されている。
仕込・取出室１３の一側面（図１における下側の面）には、基板Ｗが搭載されたキャリア２１が通過可能なキャリア搬出入口（不図示）が設けられている。このキャリア搬出入口には、仕込・取出室１３の気密性を確保できるシャッタ３６が設けられている。また、仕込・取出室１３には、不図示の真空ポンプが接続されており、真空ポンプは仕込・取出室１３の内部を真空状態となるように減圧する。
【００４５】
更に、仕込・取出室１３には、移動レール３７に沿って成膜室１１と仕込・取出室１３との間でキャリア２１を移動させる不図示のプッシュ−プル機構が設けられている。
また、仕込・取出室１３内において、処理前基板及び処理後基板を同時に（一括して）収容させるために、移動機構（不図示）が設けられている。この移動機構は、成膜装置１０が設置される床面の鉛直方向から見た平面図において、移動レール３７が敷設する方向に略直交する方向にキャリア２１を所定距離移動させる。
【００４６】
（基板脱着室）
基板脱着室１５においては、移動レール３７に配置されているキャリア２１に対して処理前基板を取り付けることができ、処理後基板をキャリア２１から取り外すことができる。基板脱着室１５においては、３個のキャリア２１を並列して配置することができる。
【００４７】
（基板脱着ロボット）
基板脱着ロボット１７は、駆動アーム４５を有しており、駆動アーム４５の先端に基板Ｗを吸着する吸着部を有する。また、駆動アーム４５は、基板脱着室１５に配置されたキャリア２１と基板収容カセット１９との間を駆動する。具体的に、駆動アーム４５は、基板収容カセット１９から処理前基板を取り出して、基板脱着室１５に配置されたキャリア２１に処理前基板を取り付けることができる。更に、駆動アーム４５は、処理後基板を基板脱着室１５に戻ってきたキャリア２１から取り外し、基板収容カセット１９へ搬送することができる。
【００４８】
（キャリア）
図８は、キャリア２１を示す斜視図である。図８に示すように、キャリア２１は、基板Ｗを搬送するために用いられ、基板Ｗを取り付けることができる額縁状の２個のフレーム５１が形成されている。つまり、一つのキャリア２１において、基板Ｗを２枚取り付けることができる。２個のフレーム５１，５１は、その上部において連結部材５２によって一体化されている。
また、連結部材５２の上方には、移動レール３７に載置される車輪５３が設けられている。移動レール３７上を車輪５３が転がることにより、キャリア２１が移動レール３７に沿って移動可能である。
【００４９】
更に、フレーム５１の下部には、キャリア２１が移動する際に基板Ｗの揺れを抑制するためにフレームホルダ５４が設けられている。フレームホルダ５４の先端は、各室の底面上に設けられた、断面形状が凹状であるレール部材（不図示）に嵌合されている。なお、成膜装置１０が設置される床面の鉛直方向から見た平面図において、不図示のレール部材は移動レール３７に沿う方向に配置されている。
フレームホルダ５４を複数のローラで構成すれば、より安定に基板Ｗを搬送することができる。
【００５０】
フレーム５１の各々は、開口部５６，周縁部５７，及び挟持部５９を有している。フレーム５１に基板Ｗが搭載された場合に、開口部５６においては基板Ｗの被成膜面である表面が露出される。開口部５６の周縁部５７において、挟持部５９によって基板Ｗの両面が挟持され、基板Ｗはフレーム５１に固定される。
挟持部５９は、基板Ｗの表面に当接する挟持片５９Ａと、基板Ｗの裏面（背面）に当接する挟持片５９Ｂとで構成されている。挟持片５９Ａ，５９Ｂは、バネ等を介して連結されている。このバネによって、挟持片５９Ａと挟持片５９Ｂとが互いに近接する方向に向かって付勢力が作用する。
【００５１】
また、挟持片５９Ａが挟持片５９Ｂに近づく方向又は挟持片５９Ａが挟持片５９Ｂから離れる方向において、挟持片５９Ａは、アノード６７の移動に応じて移動可能である。ここで、キャリア２１は、一つの移動レール３７上に１つ取り付けられている。つまり、一つの移動レール３７上に一対（２枚）の基板Ｗを保持できる１つのキャリア２１が取り付けられている。従って、一組の成膜装置１０においては、３個のキャリア２１が取り付けられ、即ち、３対（６枚）の基板が保持される。
【００５２】
（薄膜太陽電池の製造方法）
次に、成膜装置１０を用いて、基板Ｗに膜を形成する方法を説明する。
なお、この説明においては、一つの基板成膜ライン１６の図面を用いるが、他の三つの基板成膜ライン１６においても略同様の方法により基板に膜を形成する。
図１に示すように、処理前基板（基板Ｗ）を複数枚収容した基板収容カセット１９を所定の位置に配置する。
【００５３】
次に、基板脱着ロボット１７の駆動アーム４５を動かして、基板収容カセット１９から処理前基板を一枚取り出し、この処理前基板を基板脱着室１５に設置されているキャリア２１（図８参照）に取り付ける。この時、基板収容カセット１９において水平方向に配置された処理前基板の配置方向は、鉛直方向に変わり、処理前基板がキャリア２１に取り付けられる。この動作をもう一度繰り返し、一つのキャリア２１に２枚の処理前基板を取り付ける。
更に、この動作を繰り返して、基板脱着室１５に設置されている残り二つのキャリア２１にも処理前基板をそれぞれ取り付ける。つまり、この段階で、３つのキャリア２１に処理前基板を６枚取り付ける。
【００５４】
続いて、処理前基板が取り付けられた３個のキャリア２１は、移動レール３７に沿って略同時に移動し、仕込・取出室１３内に収容される。仕込・取出室１３にキャリア２１が収容された後、仕込・取出室１３のキャリア搬出入口（不図示）のシャッタ３６が閉じる。その後、仕込・取出室１３の内部は、真空ポンプ（不図示）を用いて真空状態に保持される。
次に、成膜装置１０が設置される床面の鉛直方向から見た平面図において、移動機構を用いて、移動レール３７が敷設された方向と直交する方向に３個のキャリア２１の各々を所定距離移動させる。
【００５５】
続いて、成膜室１１のシャッタ２５を開き、成膜室１１において成膜処理が終了した処理後基板が取り付けられたキャリア２１をプッシュ−プル機構（不図示）を用いて仕込・取出室１３に移動させる。
更に、プッシュ−プル機構を用いて処理前基板を保持したキャリア２１を成膜室１１に移動させる。キャリア２１の移動が完了した後に、シャッタ２５が閉じる。なお、成膜室１１の内部は、真空状態が保持されている。
このとき、キャリア２１に取り付けられた処理前基板は、処理前基板の面に平行な方向に沿って移動する。成膜室１１内において、処理前基板の表面が重力方向と略並行となるように、処理前基板は、アノード６７とカソードユニット６８との間に鉛直方向に沿って挿入される。
【００５６】
次に、駆動機構７１は、アノード６７がカソードユニット６８に近づく方向（図７における矢印参照）に電極ユニット３１の２枚のアノード６７を移動させて、アノード６７と基板Ｗの裏面とを当接させる。更に、駆動機構７１の駆動によって、アノード６７に押されるように処理前基板がカソードユニット６８に向かって移動する。また、基板Ｗとカソードユニット６８のシャワープレート７５との隙間が所定距離（成膜距離）になるまで、処理前基板がカソードユニット６８に向けて移動する。なお、基板Ｗとカソードユニット６８のシャワープレート７５との隙間（成膜距離）は５〜１５ｍｍで、例えば５ｍｍ程度である。
【００５７】
このとき、基板Ｗの表面に当接しているキャリア２１の挟持片５９Ａは、基板Ｗの移動（アノード６７の移動）に伴って挟持片５９Ｂから離れるように変位する。そして、基板Ｗは、アノード６７と挟持片５９Ａとにより挟持される。基板Ｗがカソードユニット６８に向かって移動すると、挟持片５９Ａがマスク７８に当接し、この時点でアノード６７の移動が停止する。
【００５８】
このような状態で、カソードユニット６８のシャワープレート７５から基板Ｗに向けて成膜ガスが噴出され、マッチングボックス７２を起動させることによってカソードユニット６８のカソード中間部材７６（シャワープレート７５）に電圧が印加される。これによって、成膜空間８１に成膜ガスのプラズマが発生し、基板Ｗの表面に膜が形成される。このとき、アノード６７に内蔵されているヒータＨにより処理前基板が所望の温度に加熱される。
【００５９】
続いて、成膜処理中及び成膜処理後に、カソードユニット６８の周縁部に形成された排気口８０を通じて成膜空間８１のガス又は反応生成物（パウダー）が排気される。具体的に、成膜空間８１内のガス又は反応生成物は、ガス流路Ｒと排気口８０とを介して、カソードユニット６８の周縁部の排気ダクト７９に排気される。その後、ガス又は反応生成物は、カソードユニット６８の下部における成膜室１１内へ向いた排気ダクト７９の開口部を通過する。更に、ガス又は反応生成物は、成膜室１１の側面下部に設けられた排気管２９から成膜室１１の外部へと排気される。
なお、基板Ｗ上に膜を形成する際に発生した反応生成物（パウダー）は、排気ダクト７９の内壁面に付着・堆積し、回収及び処分される。
成膜室１１内の全ての電極ユニット３１において、上述した処理と同じ処理が実行されるため、６枚の基板に対して同時に膜を形成することができる。
【００６０】
そして、成膜処理が終了したら、駆動機構７１により２枚のアノード６７が互いに離れる方向にアノード６７を移動させ、処理後基板及びフレーム５１（挟持片５９Ａ）を元の位置に戻す。更に、２枚のアノード６７が互いに離れる方向にアノード６７を移動させることで、処理後基板がアノード６７から離れる。
次に、図１に示すように、成膜室１１のシャッタ２５を開き、プッシュ−プル機構（不図示）を用いて、キャリア２１を仕込・取出室１３へ移動させる。
このとき仕込・取出室１３の内部は減圧されており、次に膜が形成される処理前基板が取り付けられたキャリア２１が仕込・取出室１３内に既に位置している。
そして、仕込・取出室１３において、処理後基板に蓄熱されている熱が処理前基板へ伝熱し、処理後基板の温度が下がる。
【００６１】
続いて、処理前基板が搭載されたキャリア２１が成膜室１１内へと移動した後、移動機構によって処理後基板が搭載されたキャリア２１が移動レール３７の位置に戻される。シャッタ２５を閉じた後、シャッタ３６を開き、処理後基板が搭載されたキャリア２１は基板脱着室１５へ移動される。
基板脱着室１５においては、基板脱着ロボット１７は、処理後基板をキャリア２１から取り外し、処理後基板を基板収容カセット１９に搬送する。
全ての処理後基板をキャリアから取り外す工程が完了した後、処理後基板が搭載されている基板収容カセット１９は、次工程が行なわれる場所（装置）に移動し、成膜装置１０における成膜処理が終了する。
【００６２】
（電極ユニットのメンテナンス作業）
次に、図３及び図４に基づいて、成膜装置１０における電極ユニット３１のメンテナンス作業の手順について説明する。
この説明においては、１つの成膜室１１に取り付けられている３基の電極ユニット３１のうち、１基の電極ユニット３１のメンテナンス作業の手順について説明し、他の電極ユニット３１のメンテナンス作業の説明を省略する。他の電極ユニット３１のメンテナンス作業は、以下に説明する手順で行われる。
【００６３】
図３及び図４に示すように、成膜室１１内に取り付けられている電極ユニット３１のカソードユニット６８又はアノード６７に膜が形成されたり、反応副生成物（パウダー）が付着したりすると、カソードユニット６８又はアノード６７の清掃又は交換等のメンテナンス作業を行う。
メンテナンス作業を行うには、まず、電極ユニット３１を引き出し方向（図３及び図４における矢印方向）に移動させる。
このとき、電極ユニット３１が連結部４７を介して着脱用レール４１の吊部４３に支持されているので、この吊部４３と台車６０とを併用しながら着脱用レール４１に沿って電極ユニット３１を成膜室１１から引き出す。
【００６４】
着脱用レール４１の長さＬ１は、電極ユニット３１を成膜室１１から完全に引き出すことが可能な長さに設定されているので、カソードユニット６８又はアノード６７が成膜室１１の外部に露出する。
このため、アノード６７をカソードユニット６８に対して略９０°開くことができる（図５参照）。成膜室１１から分離された単体の電極ユニット３１は、外気に曝された状態のまま、電極ユニット３１の温度がメンテナンス作業が可能な温度に達するまで放置される。
電極ユニット３１が所望の温度まで下がると、アノード６７を開き、互いに対向しているアノード６７の面とカソードユニット６８の面とを露出させる。
【００６５】
ここで、成膜工程においては、マスク７８と、カソードユニット６８のシャワープレート７５と、基板Ｗとにより成膜空間８１が形成されている。即ち、アノード６７に対向するカソードユニット６８の面（シャワープレート７５）又はカソードユニット６８に対向するアノード６７の面６７Ａ（図７参照）に膜が形成されたり、反応副生成物（パウダー）が付着している場合が多い。また、マスク７８及びガス流路Ｒにおいても、膜又は反応副生成物（パウダー）が付着する。このため、アノード６７を開くことで、各面を清掃する作業、シャワープレート７５又はマスク７８の交換作業等が容易に行える。そして、電極ユニット３１の各部の清掃、または交換が終了すると、メンテナンス作業が終了する。
【００６６】
また、電極ユニット３１に設置されている排気ダクト７９も上記のメンテナンス作業において同時に成膜室１１から引き抜くことができる。
このため、排気ダクト７９に付着・堆積した反応副生成物（パウダー）も、容易にメンテナンス（クリーニング）することができる。１基の電極ユニット３１のメンテナンス作業が終了した後、この電極ユニット３１を再び成膜室１１の開口部２６に装着する。そして、別の電極ユニット３１を成膜室１１から引き出し、上記のようにメンテナンス作業が行われる。
このように複数の電極ユニット３１を順番に成膜室１１から引き出すことにより、隣り合う電極ユニット３１のアノード６７が互いに干渉してしまうことを防ぐことができる。
【００６７】
従って、上述の実施形態によれば、カソードユニット６８とアノード６７とを有する電極ユニット３１を成膜室１１から容易に分離させることができる。このため、電極ユニット３１単体でメンテナンス作業を行うことができ、作業スペースを大きく確保することが可能になる。従って、メンテナンス作業に生じる作業負担を軽減することが可能になる。また、成膜室１１の上面２２に着脱用レール４１が設けられ、着脱用レール４１に吊部４３及び連結部４７を介して電極ユニット３１が懸架されている。このため、例えば、成膜装置１０の設置床面に凹凸がある場合であっても、電極ユニット３１は着脱用レール４１によってガイドされ、成膜室１１から電極ユニット３１を容易に引き出すことができる。従って、メンテナンス作業に生じる作業負担を軽減することが可能になる。
【００６８】
更に、成膜室１１から引き出された電極ユニット３１を着脱用レール４１に沿って移動させるだけで電極ユニット３１を容易に再装着することができる。このため、成膜室１１から電極ユニット３１が引き出される前における電極ユニット３１の位置と、電極ユニット３１を引き出した後に成膜室１１に電極ユニット３１が装着される位置が一致する再現性を高めることができると共に、電極ユニット３１の位置決め作業を高い精度で行うことができる。
そして、電極ユニット３１の底板部６２には、鉛直方向に沿って立ち上がる側板部６３が設けられており、この側板部６３が成膜室１１の壁面の一部を構成している。このため、電極ユニット３１の一部を成膜室１１の一部とを兼ねることができ、成膜装置の構造が複雑化することを防止できると共に、部品点数を減少させることが可能になる。
【００６９】
また、各着脱用レール４１上にケーブルベア４４が配置され、このケーブルベア４４内にはケーブルＫが収納されている。また、電極ユニット３１には、ケーブルＫの一端が接続されている。このため、電極ユニット３１にケーブルＫが接続された状態で成膜室１１から電極ユニット３１を取り外す作業と成膜室１１に電極ユニット３１を取り付ける作業とを行うことができる（着脱作業）。このため、メンテナンス作業に生じる作業負担をより軽減することが可能になる。
更に、各着脱用レール４１上にケーブルベア４４が敷設されているので、カソードユニット６８に成膜ガスを供給する配管としてフレキシブル配管を採用した場合、このフレキシブル配管をガイドプレート４８に沿って配置し、ケーブルベア４４内にこのフレキシブル配管を収納することも可能になる。このため、更にメンテナンス作業に生じる作業負担を軽減することができる。
【００７０】
また、例えば、着脱用レール４１の先端に立設されているレール支持部材４２の支持部４２Ｂにマッチングボックス７２（図３に２点鎖線で示す）を設け、このマッチングボックス７２を３基の電極ユニット３１において共通で使用される構成が採用されてもよい。このため、部品点数を減少させることができ、成膜装置１０の製造コストを低減することができる。
【００７１】
更に、着脱用レール４１の長さＬ１が電極ユニット３１を成膜室１１から完全に引き出すことが可能な長さに設定されているので、即ち、長さＬ１は、電極ユニット３１を成膜室１１の外部に露出するように電極ユニット１１が移動する距離に応じて決定されている。このため、カソードユニット６８又はアノード６７を成膜室１１の外部に完全に露出させることができる。このように、単体の電極ユニット３１をメンテナンスための作業スペースを確実に確保することができる。
【００７２】
また、電極ユニット３１には台車６０が設けられており、電極ユニット３１は、床面上を移動することができる。そして、成膜室１１から電極ユニット３１を着脱させる際、着脱用レール４１の吊部４３と台車６０とを併用しながら着脱用レール４１に沿って電極ユニット３１を着脱させることができる。このため、電極ユニットの重量の増加に伴う着脱用レール４１の損傷を防止することができる。また、着脱用レール４１の剛性を必要以上に高める必要がなく、着脱用レールの大型化を防止することができる。
【００７３】
なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態においては、電極ユニット３１が懸架される着脱用レール４１として、Ｉ形鋼を用いた場合について説明したが、本発明は、この材料又は構造を限定しない。着脱用レール４１としては、電極ユニット３１が懸架できる構造が採用される。
更に、上述の実施形態においては、着脱用レール４１の先端を支持するレール支持部材４２が、渡り部４２Ａと、渡り部４２Ａの両端を支持する支持部４２Ｂ，４２Ｂとによって構成された場合について説明した。
しかしながら、本発明は、この構造を限定しておらず、着脱用レール４１を支持可能な構造であれば、他の構造が採用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、薄膜太陽電池の製造に用いられる成膜装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１０…成膜装置  １１…成膜室  ２２…上部  ３１…電極ユニット  ４１…着脱用レール  ４２…レール支持部材  ４３…吊部  ４４…ケーブルベア  ４６…支持部  ６０…台車  ６３…側板部  ６７…アノード  ６８…カソードユニット  ７５…シャワープレート（カソード）  ８１…成膜空間  Ｗ…基板。
【図１】
2011013697.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011013697.tif 000009
【図８】
2011013697.tif 000010
【国際調査報告】
2011013697.tif 000011
2011013697.tif 000012
2011013697.tif 000013